文档介绍：功能材料学论文
学院:材料与化工学院
班级:材料(2)班
姓名:石玉姜
学号:20090413310082
目录
1:超导材料简要介绍
2:超导材料的研究发展
3:超导材料主要制备技术
4:超导材料在各个领域的应用
超导体在信息技术方面的应用
超导体在宇航、航海机械制造技术中的应用
超导体在交通领域的应用
超导体在电力能源技术领域的应用
5:超导材料的发展趋势及应用前景
6:结论
7:参考文献
超导体材料的发展与应用
石玉姜
学院、专业:材化学院材料科学与工程
摘要:超导材料具有广阔的应用前景。在提高临界温度的同时,人们在努力探索新型超导材料。在进一步探索超导微观机理的同时,人们更关注超导的应用前景。本文通过对各种文献的查找与总结,总的概括了超导体的研究发展历史与应用。从超导体材料的概述到分类,以及超导体的优越的特性,阐述了超导体的特殊性能和广阔的发展前景。
关键词:超导材料发展历史应用发展前景
1:超导材料简要介绍
超导现象:指材料在低于某一温度时,电阻变为零的现象,而这一温度称为超导转变温度(Tc)。超导现象的特征是零电阻和完全抗磁性。
超导材料:又称为超导体(superconductor),指可以在在特定温度以下,呈现电阻为零的导体。零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻为零的温度,叫超导临界温度。
零电阻性:超导材料处于超导态时电阻为零,能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流,这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。
超导现象是20世纪的重大发明之一。科学家发现某物质在温度很低时,(-)以下,电阻就变成了零。
完全抗磁性:超导材料处于超导态时,只要外加磁场不超过一定值,磁力线不能透入,超导材料内的磁场恒为零。
约瑟夫森效应:两超导材料之间有一薄绝缘层(厚度约1nm)而形成低电阻连接时,会有电子对穿过绝缘层形成电流,而绝缘层两侧没有电压,即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后,绝缘层两侧出现电压U(也可加一电压U),同时,直流电流变成高频交流电,并向外辐射电磁波,其频率为,其中h为普朗克常数,e为电子电荷。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。
同位素效应:超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大,Tc越低,这称为同位素效应。例如,***同位素,,***同位素,
临界温度Tc:外磁场为零时超导材料由正常态转变为超导态(或相反)的温度,以Tc表示。Tc值因材料不同而异。已测得超导材料的最低Tc是钨,。到1987年,临界温度最高值已提高到100K左右。
临界磁场Hc:使超导材料的超导态破坏而转变到正常态所需的最小磁场强度,以Hc表示。Hc与温度T 的关系为Hc(T)=H(0) [1-(T/Tc)2],式中H0为0K时的临界磁场.
临界电流和临界电流密度Ic/Jc: 通过超导材料的电流达到一定数值时也会使超导态破态而转变为正常态,以Ic表示。Ic一般随温度和外磁场的增加而减少。单位截面积所承载的Ic称为临界电流密度,以Jc表示。
元素超导体:在常压下有28种元素具超导电性,其中铌(Nb)的Tc最高,。电工中实际应用的主要是铌和铅(Pb,Tc=),已用于制造超导交流电力电缆、高Q值谐振腔等。
合金和化合物超导体:超导元素与其他元素结合制成超导合金或化合物,可以使超导材料的临界温度提高。例如,铌钛合金NbTi,,铌锆合金(NbZr),Tc=,Nb3Sn,Tc=。到目前为止,Tc最高的超导化合物是 Nb3Ge, Tc=。NbTi和Nb3Sn是目前最实用的超导材料,